关于多晶铸锭炉升级改造中安全防护措施总结探讨

目前铸锭设备改造存在的问题和光伏产业中的其它行业一样：低价拼杀。行业缺乏准入门槛，部分客户眼光短浅，为降低采购成本只求低价；客户不顾安全，改造厂家压缩自身利润，导致最近出现一些安全事故。为了行业的健康发展和客户的人身安全，在这里对铸锭改造过程的一些安全防护措施与大家做一些探讨。导致安全隐患的主要有以下几点：一、辅材（这里主要讲坩埚）铸锭炉安全最重要的因素之一：坩埚质量，坩埚出现安全隐患是铸锭发生问题的根本原因，这就要求：1、G6坩埚制造商不应对坩埚设备进行随意创新，在没有安全保障且技术成熟前推向市场须慎重，不要因为行业恶性竞争，玩弄概念，推出些概念性或功能性坩埚；2、坩埚制造厂商对坩埚的制程控制、坩埚出厂质量的检测和管控做到严格把关；3、硅片厂质检部门到厂检验和铸锭部门使用前，都应对设备进行详细检验，杜绝走过场；4、硅片厂采购部门不要一味得杀价，应当更注重质量而选择业内主流厂家的产品；同样，坩埚销售厂家不能为了赢得市场而忽产品质量，否则只会得不偿失。“物美价廉”或许只是较为理想的状况，采购人员应当寻求性价比高的产品，在做好成本控制的同时，也对安全生产进行初层把关。二、生产流程控制 （以下主要阐述坩埚的喷涂、坩埚的硅料装填以及铸锭工艺）1、坩埚喷涂G6喷涂和G5略有区别。现在业内部分厂家为了降低成本而采用国产粉，而且尽量减少粉的用量，但是最终喷涂效果不甚理想。之前企业都会采用日本宇部或者德国史泰克等进口粉，但现在厂家大多用国产粉取而代之，在具体用量上也没有严格的用量标准，多数厂家使用的分量在600-650g之间,也有部分厂家使用700-800g的粉，但实际上应当根据各个厂家的实际情况来决定粉量，例如：硅料配比、铸锭工艺，坩埚性能等，这需要一个摸索的过程。笔者认为还是应当采用更为可靠的进口粉，并且混合用量控制在750g左右，特别是在四个角和废弃层附近加喷量，如果是底部处理过的坩埚也要注意处理效果，粗石英砂发生粘锅现象的几率大于细石英砂，硅粉底侧处理的坩埚注意别破坏喷涂层；2、坩埚底部和四周装填硅料应尽量用一些平整的硅块或者边料护底护边，四个角要留出空隙，底部装填前应尽量先用一下细料铺底。由于各家料源和选用的工艺不同，厂家可在实际操作过程中不断进行摸索总结，在装填时要注意轻拿轻放。笔者曾经走访过多个厂家，发现很多厂家在这方面都存在问题，G6装料量大不应急于求成，更不能由领导下行政命令来定每天装多少炉。而大型硅片厂在流程控制更为专业；3、物料转运过程中注意使用完好的转运小车，硅料加坩埚重量超1吨了，装料过程也是如此，处于生产一线的人员对这方面更为了解，对此笔者就不再赘述了。4、根据实际情况对铸锭工艺进行优化：缩短运行时间，特别是熔化高温段的时间，尽量放缓降温的幅度。如果全熔高效技术成熟，笔者还是主张用全熔（个人认为隔热笼半熔工艺的溢流风险大于全熔工艺），因此，为了降低风险，应由专业的工艺调试工程师进行操作；三、铸锭炉改造的专业性 （以下主要讨论铸锭炉的热场设计、专业安装及安全装置的多重有效性）1、G6热场（热场和隔热笼）设计是一个循序渐进的过程，实际上，目前有些厂家还在采用第一代的设计，但也有部分厂家已经进行多次更新并研发第三代热场了。目前国内主流设备炉腔的尺寸大多是1830-1850mm（京运通除外）,隔热笼的尺寸大小也各有不同。一方面要求笼子能放进坩埚和护板、且不得与加热器发生触碰，另一方面要求隔热笼的四个角尽量给炉壁留出空间。这就要求设计工程师对尺寸进行合理的规划（排除溢流棉安装错误的状况，个人认为这是发生事故的最危险地带）；2、多晶铸锭炉热场需要由专业的设备安装工程师进行安装调试，由于炉腔尺寸比较小，如果上炉腔隔热笼发生偏离都可能导致安全事故，下炉腔的安装更是重中之重，例如溢流面的厚度、溢流棉的开孔准确度及铺设、溢流丝的铺设、导流空位的设置、石墨支撑柱的防护套安装。尤其需要注意的是四个角上的安全防护，最近也发现改造厂家在隔热笼内保温板四个角加装了石墨块防溢流，这都是希望在发生溢流后兜住硅液。总而言之，细节决定成败，厂家在安装调试多晶铸锭炉热场时应如履薄冰一般，做到稳扎稳打，尽量找专业的技术人员；3、在多晶铸锭炉安全设置方面，除了上面所讲的设计和底部安装防护措施外，还有泄压阀的检查和铸锭炉运行前的校温和烘烤。不要小看这些细节，关键时刻往往关乎人员、设备的安全。泄压阀设计本身就是铸锭炉一个重要的安全防护措施，这是前人对于安全问题上做出的经验总结，阀门是否安装正确直接关系到发生事故后能否泄压。其次，校温过程似乎并不重要，但是实际炉温的监控是我们对腔体内部监控的唯一手段，而且能够保证铸锭工艺的稳定，然而很多改造厂家往往忽略了这个步骤。至于烘烤方面，笔者就不再进行解释了，众所周知这是正式生产前的必要措施，通过烘烤可检查炉子的整体性能。笔者认为G5升级改造安全是可控的，技术是可行的，大家还是无须用异样的眼观来看待这个新鲜事物。以上这些经验，希望能对大家有所帮助。由于个人技术水平有限，不足之处还请见谅，也希望更多的人对此指正探讨。活在当下，且做且珍惜！（中立：熊永平）